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Dès la naissance, les humains font l'expérience du mouvement. Mouvements volontaires tels que les doigts tremblants ou l'ouverture et la fermeture de la mâchoire pour pleurer, parler ou manger; mouvements involontaires tels que la respiration et la fonction cardiaque; et les forces naturelles telles que la gravité, le vent, les orbites planétaires et les marées sont si banales qu’elles sont considérées comme allant de soi. La plupart des jeunes enfants n'ont jamais pensé à la physique qui permet le mouvement, ni à ce que serait une vie sans mouvement. Les plans de cours de première année sur la force et le mouvement devraient présenter de simples démonstrations des lois scientifiques régissant le mouvement et rendant possibles les activités quotidiennes.
Pousser et tirer
Une simple définition de la force consiste à pousser ou à tirer sur un objet afin de produire un mouvement. Demandez aux enfants de réfléchir à des exemples de choses de tous les jours qui sont déplacées en poussant ou en tirant, comme une pédale de vélo, une bascule ou une porte s'ouvrant et se fermant. Montrez des images d'objets en mouvement, tels qu'une roquette en train de décoller, une ouverture de parachute, une balle de baseball laissant une main de lanceur ou entrant en contact avec une batte, une brouette ou un chariot pour enfants. Leur demander d'identifier quelles forces sont à l'œuvre pour que l'objet commence ou arrête de bouger ou change de direction ou de vitesse: pousser, tirer ou les deux?
Gravité et force normale
La gravité attire les gens et les objets vers la Terre. Cependant, les personnes, les voitures et les bâtiments ne sont pas entraînés dans le sol et aucun objet posé sur une table ne présente aucun signe de mouvement. Par conséquent, il doit exister une force ascendante qui garde les choses à la surface et reste au repos quand elles ne sont pas perturbées par des forces extérieures. Cette force opposée est appelée "force normale". Étalez l'espace entre deux chaises ou un bureau. Équilibrez un livre lourd au centre et observez le pliage du bois. Laissez les élèves essayer d’appuyer sur le livre pour sentir la résistance de la force normale qui essaie de redresser la barre. Donnez aux enfants une seule feuille de papier et demandez-leur de construire un pont de papier entre deux gros livres pouvant contenir des sous. Laissez-les plier, tordre, déchirer et plier le papier pour trouver le motif qui équilibre le mieux la force normale avec la gravité pour contenir le plus grand nombre de pièces de un cent.
Forces résistant
Sans forces de résistance, rien ne pourrait arrêter un objet en mouvement. Demandez aux enfants de faire un remue-méninges sur les problèmes que cela pourrait causer, comme l'impossibilité d'arrêter une voiture ou de ralentir votre corps pour qu'il soit assis ou endormi. Les marées cesseraient et pourraient éventuellement déborder du sol, l'eau continuant de se déplacer dans une direction sans que rien ne puisse la détourner ou l'arrêter. Heureusement, le frottement et la pression atmosphérique exercent des forces qui permettent aux objets de ralentir, de s’arrêter ou de changer de direction. Roulez un marbre sur une pente inclinée sur différentes surfaces telles que moquette, linoléum ou carrelage. Essayez du papier de verre, une surface mouillée, sablonneuse ou rocheuse. Mesurez à quel point la bille roule sur les différentes surfaces et comparez les frottements ou l’absence de frottement sur le mouvement des billes.
Inertie
La loi de l'inertie vous dit qu'une fois qu'un objet est en mouvement, il aura tendance à continuer à avancer à la même vitesse et dans la même direction jusqu'à ce qu'une autre force agisse pour l'accélérer, le ralentir, l'arrêter ou changer de direction. De même, un objet qui ne bouge pas a tendance à le rester jusqu'à ce qu'une autre force le mette en mouvement. Par exemple, une pile de nickels sur une table restera à l’endroit où vous la placerez tant qu’elle n’est pas dérangée. Cependant, si vous visez avec précision et tirez un autre centime sur la pièce du bas, la force de la pièce en mouvement mettra en mouvement la pièce frappée, la faisant sortir du bas de la pile tandis que les couches supérieures tomberont simplement sans être dérangées. . Un pendule est également une bonne démonstration de l'inertie qui maintient quelque chose en mouvement indéfiniment jusqu'à ce que la gravité et le frottement le ralentissent.